Kokeelliset analyysitekniikat – sähkömagneettisen säteilyn ja aineen välinen vuorovaikutus
1. Valon absorptio
Kun atomit, molekyylit tai ionit absorboivat fotonien energiaa ja niiden perusenergian ja viritetyn tilan energian välinen ero täyttää Δ E=mv, ne siirtyvät perustilasta virittyneeseen tilaan, ja tätä prosessia kutsutaan ns. imeytyminen. Absorptiospektrien tutkiminen voi määrittää näytteen koostumuksen, sisällön ja rakenteen. Absorptiospektroskopiaan perustuvaa analyysimenetelmää kutsutaan absorptiospektroskopiaksi.
2. Valon säteily
Kun aine imee energiaa ja siirtyy perustilasta viritettyyn tilaan, viritetty tila on epävakaa ja siirtyy takaisin perustilaan noin 10-8 sekunnin kuluttua. Tässä vaiheessa, jos energiaa vapautuu valon muodossa, tätä prosessia kutsutaan emissioksi.
3. Valon sironta
Kun valo kulkee väliaineen läpi, tapahtuu emissioilmiö. Kun väliainehiukkasten koko (kuten emulsioissa, suspensioissa, kolloidisissa liuoksissa) on samanlainen kuin valon aallonpituus, säteilevän valon intensiteetti kasvaa, mikä näkyy myös paljaalla silmällä Tyndall-ilmiönä. Sironneen valon intensiteetti on kääntäen verrannollinen tulevan valon pituuden neliöön, ja sitä voidaan käyttää polymeerimolekyylien ja kolloidisten hiukkasten koon ja morfologian tutkimiseen. Kun väliaineen molekyylit ovat pienempiä kuin valon aallonpituus, tapahtuu Rayleigh M9 -emissio. Tämä sironta johtuu fotonien ja molekyylimolekyylien välisistä elastisista törmäyksistä. Törmäyksen aikana ei tapahdu energianvaihtoa, vain fotonien liikkeen suunta muuttuu, joten sironneen valon taajuus pysyy muuttumattomana ja sironneen valon intensiteetti on kääntäen verrannollinen tulevan valon aallonpituuden neljänteen potenssiin. Kun fotonit törmäävät ei-elastisesti keskikokoisten molekyylien kanssa, ne eivät vain muuta liikesuuntaansa, vaan myös vaihtavat energiaa, mikä johtaa muutokseen sironneen valon taajuudessa. Tämä sirontailmiö on nimeltään Raman-sironta.
4. Heijastus ja taittuminen
Kun valoa säteilytetään väliaineesta (1) toisen väliaineen (2) rajapintaan, osa valosta muuttaa suuntaa rajapinnassa ja palaa rajapinnalle (1), jota kutsutaan valon heijastukseksi. Toinen osa valosta muuttaa suuntaa ja saapuu väliaineeseen (2) kulmassa r (taittokulma), jota kutsutaan valon taittumiseksi.
5. Häiriöt
Tietyissä olosuhteissa valoaallot ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa. Kun ne asetetaan päällekkäin, ne tuottavat yhdistelmäaallon, jonka intensiteetti riippuu kunkin aallon vaiheesta. Kun vaihe-ero näiden kahden aallon välillä on 180 astetta, tapahtuu suurin tuhoisa häiriö. Kun nämä kaksi aaltoa ovat samassa vaiheessa, syntyy suurin rakenteellinen häiriö. Häiriöilmiön kautta voidaan saada kirkkaita ja tummia raitoja. Jos kaksi aaltoa vahvistavat toisiaan, näkyviin tulee kirkkaita raitoja. Jos ne kumoavat toisensa, näkyviin tulee tummia raitoja
6. Diffraktio
Ilmiötä, jossa valoaallot poikkeavat suorastaan esteiden tai kapeiden rakojen läpi, kutsutaan diffraktioilmiöksi. Se on häiriön tulos.
